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Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9. TEORIA SU FDM E TDM.

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TEORIA SU FDM E TDM

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Presentation Transcript


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9

TEORIA SU FDM E TDM


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.1

MULTIPLEXING

TECNICA CHE CONSENTE DI CONDIVIDERE UN UNICO CANALE DI TRASMISSIONE

TRA PIU’ UTENTI.

SI PUO’ DISTINGUERE TRA :

  • FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (FDM)

  • TIME DIVISION MULTIPLEXING (TDM)


Teoria su fdm e tdm

0

3.5

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.2

FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING

E’ UNA TECNICA CHE CONSENTE DI INTEGRARE PIU’ COMUNICAZIONI SU DI UN

UNICO SUPPORTO FISICO. SUPPONIAMO DI VOLER INVIARE I SEGNALI GENERATI

DA 3 MICROFONI SU DI UN UNICO CANALE. COME SI PUO’ FARE ?

L.P.F.

L.P.F.

CANALE

L.P.F.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.3

I 3 SEGNALI OCCUPANO LA STESSA BANDA  SE VENGONO SOMMATI GLI SPETTRI

VENGONO IRRIMEDIABILMENTE CONFUSI !

POSSIBILE SOLUZIONE :

SI PUO’ EFFETTUARE UNA TRASLAZIONE IN FREQUENZA DEGLI SPETTRI DEI

SINGOLI CANALI PRIMA DI EFFETTUARE LA SOMMA.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.4

LO SCHEMA DI UN SISTEMA FDM E’ IL SEGUENTE :

L.P.F.

L.P.F.

CANALE

L.P.F.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.5

LA TRASLAZIONE IN FREQUENZA DEI SINGOLI SEGNALI VIENE EFFETTUATA

FACENDO IL PRODOTTO PER UN COSENO. VEDIAMO IN DETTAGLIO COSA ACCADE:


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.6

IN FREQUENZA SI HA :

LA TRASFORMATA DI FOURIER DEL COSENO E’ DATA DA :

QUINDI :


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.7

VEDIAMO TUTTO DAL PUNTO DI VISTA GRAFICO :


Teoria su fdm e tdm

=3.5 KHz

=8 KHz

=16 KHz

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.8

ABBIAMO TRASLATO LO SPETTRO DEL SEGNALE IN GRAZIE AL

SEGNALE PORTANTE. ABBIAMO EFFETTUATO UNA MODULAZIONE .

L’OPERAZIONE DI MODULAZIONE HA PERO’ RADDOPPIATO LA BANDA DEL

SEGNALE:

NEL NOSTRO CASO LO SPETTRO IN FREQUENZA DEL SEGNALE E’ IL

SEGUENTE :

LE FREQUENZE E DEVONO ESSERE SCELTE IN MODO DA GARANTIRE UNA

BANDA DI GUARDIA TRA GLI SPETTRI DEI SINGOLI SEGNALI.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.9

IN QUESTO CASO E’ STATA EFFETTUATA UN MODULAZIONE DSB (DOUBLE SIDE

BAND). E’ POSSIBILE EFFETTUARE LA TRASLAZIONE IN FREQUENZA DEI SINGOLI

SEGNALI SENZA RADDOPPIARE LA BANDA SFRUTTANDO UNA TECNICA DI

MODULAZIONE LINEARE PIU’ COMPLESSA DENOMINATA SSB (SINGLE SIDE BAND).

VEDIAMO ORA COME SI POSSONO RICAVARE I SEGNALI ORIGINALI IN RICEZIONE

ALLA DSB :

L.P.F.

CANALE

B.P.F.

L.P.F.

B.P.F.

L.P.F.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.10

IL SEGNALE VIENE RICOSTRUITO DIRETTAMENTE EFFETTUANDO UN

FILTRAGGIO PASSA-BASSO CON FREQUENZA DI TAGLIO PARI A 4KHz .

PER ISOLARE I SEGNALI E OCCORRE INNANZITUTTO EFFETTUARE UN

FILTRAGGIO PASSA-BANDA SUL SEGNALE UTILIZZANDO FREQUENZE DI

TAGLIO OPPORTUNE. IN PARTICOLARE NEL NOSTRO CASO :

IN USCITA DAI SINGOLI FILTRI SI HA IL SEGNALE ORIGINALE TRASLATO IN

FREQUENZA . OCCORRE ANCORA RITRASLARE IL SEGNALE IN BANDA-BASE . PER

FARE CIO’ SI DEVE MOLTIPLICARE IL SEGNALE PER UN COSENO DI FREQUENZA

UGUALE A QUELLA UTILIZZATA IN FASE DI MULTIPLEXING .


Teoria su fdm e tdm

L.P.F.

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.11

VEDIAMO UN ESEMPIO DI DEMODULAZIONE DI UN SEGNALE (SI RIPORTA IL

SEGNALE IN BANDA BASE )


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.12

LO SPETTRO DI E’ IL SEGUENTE :

IL FILTRO PASSA-BASSO CONSENTE DI ISOLARE LA COMPONENTE DELLO SPETTRO

IN BANDA BASE. IN REALTA’ PER RICOSTRUIRE ESATTAMENTE x(t) OCCORRE ANCORA

AMPLIFICARE PER UN FATTTORE 2.

L’ OPERAZIONE DI MODULAZIONE NON E’ LEGATA SOLO AL MULTIPLEXING.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.13

ESEMPIO :

SE SI HA UN CANALE CON CARATTERISTICHE DI TIPO PASSA-BANDA (AD ESEMPIO

B50 KHz300KHz) SI DEVE TRASLARE IN FREQUENZA IL SEGNALE PER POTER

ESEGUIRE LA TRASMISIONE.

IN GENERALE SI PUO’ EFFETTUARE IL MULTIPLEXAGGIO DI UN NUMERO DI CANALI

N QUALSIASI AVENTI ANCHE DIFFERENTI CARATTERISTICHE SPETTRALI.

IL CONCETTO DI FDM E’ SEMPLICE MA I TIPICI SISTEMI CHE NE FANNO USO

POSSONO ESSERE ANCHE MOLTO COMPLESSI.

LE NORMATIVE PER LA TRASMISSIONE SONO STANDARDIZZATE CCITT (COMITATO

CONSULTIVO INTERNAZIONALE PER LA TELEFONIA E LA TELEGRAFIA).

VEDIAMO UN ESEMPIO DI UNA CONFIGURAZIONEUTILIZZATA NEL CAMPO DELLA

TELEFONIA.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.14

ESEMPIO :

GERARCHIA FDM AT&T

SI VOGLIONO TRASMETTERE 3600 CANALI VOCALI (B=4KHz) MULTIPLEXATI SU DI

UN UNICO CAVO COASSIALE. SI PUO’ UTILIZZARE UN APPROCCIO GERARCHICO

DI QUESTO TIPO :

GRUPPO

1

2

12

1

L.P.F.

1

64

60

64

68

108

2

1

2

L.P.F.

68

420

2

468

12

(*)

12

L.P.F.

108

5

612

SUPER GRUPPO

0

4


Teoria su fdm e tdm

Gruppo 1

Gruppo 2

Gruppo 5

(*)

12

1

312

360

408

504

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.15

DENOMIN. RANGE f B NUM. CANALI

GRUPPO 60-108KHz 48KHz 12

SUPERGR. 372-612KHz 240KHz 60

MASTERGR. 564-3084KHz 2.52MHz 600

JUMBOGR. 0.5-17.5MHz 17MHz 3600

N.B. :SI UTILIZZA UNA MODULAZIONE DI TIPO SSB.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.16

TIME DIVISION MULTIPLEXING

E’ UNA TECNICA DIGITALE CHE CONSENTE DI INTEGRARE PIU’ COMUNICAZIONI

SU DI UN UNICO SUPPORTO FISICO.

FDM MULTIPLEXING ANALOGICO

TDM  MULTIPLEXING DIGITALE

VEDIAMO UN ESEMPIO CHE CI INTRODUCA AL MULTIPLEXAGGIO DIGITALE.

ESEMPIO : SI SUPPONGA DI VOLER TRASMETTERE N CANALI VOCALI SU DI UN

UNICO CANALE DI TRASMISSIONE MEDIANTE TECNICA TDM.

INNANZITUTTO SI DOVRA’ EFFETTUARE UNA CONVERSIONE A/D DEI

SEGNALI PRESENTI SU CIASCUN CANALE VOCALE. A TALE SCOPO SI

PUO’ SFRUTTARE IL PCM.


Teoria su fdm e tdm

L.P.F.

L.P.F.

L.P.F.

QUANTIZ.

QUANTIZ.

QUANTIZ.

CODIF.

CODIF.

CODIF.

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.17

PER LA VOCE SI USA SOLITAMENTE UNA QUANTIZZAZIONE CON 256 LIVELLI  IN

USCITA AL CODIFICATORE BINARIO SI HANNO 8 BIT PER CAMPIONE.


Teoria su fdm e tdm

MUX

CANALE

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.18

VEDIAMO ADESSO IL MULTIPLEXER :

IL MULTIPLEXER SCANDISCE A “PETTINE” UN CANALE ALLA VOLTA. IL SELETTORE

SI FERMA SU CIASCUN CANALE PER IL TEMPO NECESSARIO A “CATTURARE” TUTTI

GLI 8 BIT RELATIVI AD UN CAMPIONE (IN ALTERNATIVA SI PUO’ CATTURARE PER

CIASCUN CANALE UN SOLO BIT ALLA VOLTA. IN QUESTO CASO PERO’ SI DOVRA’

AVERE UNA SCANSIONE DEL SELETTORE 8 VOLTE PIU’ VALOCE RISPETTO A

QUELLO DEL CASO PRECEDENTE).


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.19

IN USCITA DAL MULTIPLEXER SI HANNO GLI N CANALI INTERALLACCIATI TRA LORO.

PER IL TEOREMA DEL CAMPIONAMENTO OGNI CANALE DEVE TRASMETTERE UN

CAMPIONE (8 BIT) OGNI TCSECONDI. IN USCITA DAL MULTIPLEXER IL TEMPO DI BIT

Tbu DOVRA’ QUINDI ESSERE :

E’ CHIARO QUINDI CHE LA VELOCITA’ DEL FLUSSO DI BIT RISULTERA’ AUMENTATA.


Teoria su fdm e tdm

1

2

N

DEMUX

CANALE

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.20

VEDIAMO ADESSO IN LINEA DI PRINCIPIO LA STRUTTURA DEL DEMULTIPLEXER :

LA VELOCITA’ DI SCANSIONE DEL SELETTORE E’ TALE DA CONSENTIRE, PER

CIASCUN CANALE, LA RICOSTRUZIONE DELLA SEQUENZA DI CAMPIONI ORIGINALE.

E’ EVIDENTE CHE IN USCITA DAL MULTIPLEXER SI AVRA’ UN SEGNALE CHE

OCCUPERA’ UNA LARGHEZZA DI BANDA MOLTO MAGGIORE DI QUELLA OCCUPATA

DAL SEGNALE ORIGINALE.


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.21

ESEMPIO : SE CIASCUN CANALE DEVE TRASMETTERE UN SEGNALE A VELOCITA’

DI 64Kbit/sec E SI HANNO 30 CANALI IN USCITA DAL MULTIPLEXER SI

HA UN SEGNALE A VELOCITA’ 64X30=1921Kbit/sec .

IL MULTIPLEXER E IL DEMULTIPLEXER DEVONO ESSERE SINCRONIZZATI IN MANIERA

PERFETTA. PER QUESTO MOTIVO OLTRE AI CANALI CHE PORTANO INFORMAZIONE

SI INTRODUCONO DEI CANALI DI SERVIZIO.

LA TECNICA TDM PUO’ ESSERE UTILIZZATA PER MULTIPLEXARE SEGNALI DI

DIVERSA NATURA (ES. AUDIO, VIDEO,DATI..).


Teoria su fdm e tdm

bit di sincr. 1 2 3 24

8 BIT

8 BIT

8 BIT

8 BIT

TC

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.22

ESEMPIO :

SUPPONIAMO DI VOLER MULTIPLEXARE 24 CANALI VOCALI. VEDIAMO LA

STRUTTURA DEL SEGNALE IN USCITA DAL MULTIPLEXER.

E’ POSSIBILE REALIZZARE GERARCHIE DI MULTIPLEXER .


Teoria su fdm e tdm

2 LIVELLO

PCM

MUX

3 LIVELLO

MUX

MUX

1 LIVELLO

MUX

MUX

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.23

ESEMPIO : GERARCHIA TDMCCITT . SI FA RIFERIMENTO AL CANALE VOCALE

DOPO PCM (64KHz).

4 LIVELLO


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.24

LIVELLO N.INPUTS OUTPUT RATE [Mbps]

1 30+2 C.D.S. 2,48

2 4X32+4 C.D.S. 8,448

3 4X4X32+25 C.D.S. 34,368

4 4X4X4X32+128 C.D.S 139,264

C.D.S. =CANALE DI SERVIZIO


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.25

CONFRONTO TRA FDM E TDM

  • IL TDM RICHIEDE UNA BANDA MOLTO MAGGIORE DI QUELLA RICHIESTA

    DAL FDM .

  • IL TDM CONSENTE DI INTERFACCIARSI DIRETTAMENTE CON I DATI IN USCITA

    DA UN CALCOLATORE.

  • LE TECNICHE DIGITALI CONSENTONO UNA MIGLIORE RESISTENZA AL RUMORE

    RISPETTO A QUELLE ANALOGICHE.

  • SUL CANALE TRANSITANO DEI SIMBOLI (BIT) CHE POSSONO ESSERE

    ORIGINATI DA SORGENTE DI NATURA DIFFERENTE (TDM )


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.26

ESERCIZIO(FDM-TDM)

SI CALCOLINO LE AMPIEZZE DI BANDA RICHIESTE PER TRASMETTERE 24 SEGNALI

VOCALI (B 3004000Hz) USANDO FDM (MOD.SSB) E TDM (PCM CON 128 LIVELLI

DI QUANTIZZAZIONE).

NEL CASO TDM SI SUPPONGA DI AGGIUNGERE UN BIT PER PAROLA PER MOTIVI

DI SINCRONIZZAZIONE.

RISOLUZIONE:

1) FDM : UTILIZZANDO UNA MODULAZIONE SSB OGNI SEGNALE MODULATO HA

LARGHEZZA DI BANDA PARI A QUELLA CHE AVEVA UN BANDA BASE.

MULTIPLEXANDO 24 SEGNALI SI OTTIENE UN’ OCCUPAZIONE DI BANDA

COMPLESSIVA DATA DA :


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.27

2) TDM : OCCORRE INNANZITUTTO EFFETTUARE UNA CONVERSIONE ANALOGICO/DIGITALE PER OGNI SEGNALE :

PER RAPPRESENTARE 128 LIVELLI CI VUOLE UN NUMERO n DI BIT DATO DA :

LPF

Q

COD.

CONDIZIONE LIMITE

CONVERTITORE A/D


Teoria su fdm e tdm

Laurea Ing EO/IN/BIO;TLC D.U. Ing EO 9.28

A QUESTI 7 BIT OCCORRE AGGIUNGERE 1 BIT DI SINCRONIZZAZIONE.

IN DEFINITIVA IL TEMPO DI BIT IN USCITA SARA’ DATO DA :

SUPPONENDO DI CODIFICARE CIASCUN BIT CON UNA FORMA D’ONDA

ELEMENTARE DI TIPO RETTANGOLARE SI HA :

NUMERO DI CANALI MULTIPLEXATI


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